JPS5946030A - ウェハの吸着固定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、マスク又はウェハの吸着固定方法に関し、特
に集積回路製造過程における半導体露光装置において、
フォトマスクのパターンを半導体ウェハ上に転写する際
の、前工程パターンに対する倍率誤差を除去する吸着固
定方法に関する。

集積回路製造過程では、マスクパターンを半導体ウェハ
上に投影転写する工程が、複数回存在する。この時、前
工程でウェハ上に転写されたマスクパターンに対し、次
工程のマスクパターンが、ウェハ全面にわたって高精度
で位置整合されることが必要となる。マスクに関しても
同様であるが、まずウェハの場合について考えると、一
般に露光装置に於ては、半導体ウェハが一担つエバチャ
ックに真空吸着されると、露光が終了するまで真空は解
除されない。しかし、この状態でウェハチャックが温度
変化に起因する倣小量の伸縮を起こすと、ウェハもこれ
に追従して、ウェハ本来の伸縮量以上の伸縮を起こすこ
とが確認された。例えば、シリコンウェハがアルミニウ
ム製のウェハチャックに吸着されてから、露光が開始さ
れるまでにチャック周辺の温度が０．２℃上昇し、ウェ
ハ及びウェハチャック温度もこれにならって上昇したと
仮定する。

従来このような場合、シリコンウェハ・の線膨張係数（
２，５Ｘ　１　ｏ’／℃）によ、９５ｉｎｃｈウニ・・
の場合、約０．０６μｍの膨張量でしかなく、無視しう
る量であると考えられていた。しかし、この時ウェハチ
ャック（線膨張係数ｓ　２３　Ｘ　ｉ　ｏ−６／”Ｃ）
は、約０．６μｍ膨張しておシ実際にはウエノ・は、チ
ャックとの摩擦力によシ引張られて、同等の伸び、すな
わち０．６μＩｎに近い膨張量を示すことになる。従っ
てこの状態で露光を行なった場合、前工程パターンと今
回のパターンとで倍率誤差が生じ、ウエノ・全面にわた
る高精度の位置整合が不可能となるわけである。

近年、ウエノ・の温度を制御することにより、マスクパ
ターンとウェー・パターンを高精度で位置整合させる為
の種々の方法が、考案されている。しかし、ウェハがウ
ェハチャックに真空吸着された後、ウェハチャック温度
が変化した場合、ウェハチャックの伸縮量が大きい為、
ウェハはこれに引張られウェハ自体の温度変化に伴う伸
縮以上の伸縮を起こしてしまう。

また逆に、ウェハチャック温度を安定させた後、ウェハ
をチャックに載せても、ウェハの温度が、完全にウェハ
チャックの温度と等しくなる前に、真空吸着しだとすれ
ば、チャックとの摩擦力により、伸縮が阻止され、所望
の伸縮量が得られないという現象が起こる。

これらの現象に於ては、いずれも、ウェハとウェハチャ
ック間の摩擦力と、ウェハの内部応力が平衡することで
、ウェハの伸縮量が決定されるが、ウェハとウェハチャ
ック間の摩擦力は、ウェハの裏面の状態、ウェハチャッ
ク表面の状態、または、ウェハとウェハチャック間のゴ
ミの有無等により、影響を受ける為、ウェハ伸縮量は丹
現性に乏しく、ウェハチャックの伸縮量を考慮したとし
ても、上記の高精度位置整合補償を行なうことは、不可
能であった。

また以上と同様の現象が、マスクとマスクチャックの場
合についても発生することが考えられる。

本発明は、上記欠点を除去し、マスク又はウェハ全１マ
スクチヤツク又はウェハチャックにそれぞれ真空吸着し
た後の、マスクとマスクチャック間、またはウェハとウ
ェハチャック間の温度変化によるマスクパターンとウェ
ハパターンの倍率誤差の発生を防止するとともに、マス
ク又はウェハの温度制御による強制的な位ＩＩｉ整合補
償を行なう場合によ逆効果的で高精度の位置整合補償を
可能とするものである。

以下、本発明の実施例を示す。第１図は第１の実施例で
、図中１はシリコンウェハ、２はウェハチャック、３ａ
、３ｂは真空を０Ｎ−ＯＩｉ’Ｆすることのできるパル
プ、４ａは露光時の本来の真空圧より弱いとりわけ極く
微小の真空圧を持つ真を源、４ｂは露光時の通常真空圧
を持つ真空温を示す。ここで本実施例のプロセスを説明
すれば次の通りである。すなわち、まずウェハチャック
２にウェハｌが搬入される。この時パルプ３ａ、３ｂは
共に閉じられている。その後、パルプ３ａが開き、ウェ
ハ１が極く微小の真空圧でチャック２に予備真空吸着さ
れる。この時、ウェハ１の温度と、ウェハチャック２の
温度が一般に異な凱ウェハ１の温度がウェハチャック２
の温度になじんで一定となるまで、ウェハ１は伸縮しよ
うとする。ここでウェハ１は、極く微小の真空圧によっ
てしか吸着されていないため、ウェハとウェハチャック
間の摩擦力は小さく、ウェハは、ウェハチャックとは独
立して自由に伸縮することが可能である。そしてウェハ
の温度がウェハチャックの温度にならい、ウェハの伸縮
が安定後、露光直前にパルプ３ｂが開かれ、本来の真空
圧でウェハがチャックに吸着固定され、その後、露光用
光束５にょ如露光が開始する。

次に、第２図に本発明の第２の実施例を示す。

ウェハ１がウェハチャック２に搬入されるとパルプ３ａ
が開き、チャック上の任意の１点に設けられた１つの微
小孔によりウェハ１は、露光時の通常真空圧を持つ真空
源４ｂにより予備真空吸着され、ウェハチャック２に密
着固定される。ここで真空吸着はウェハの全域ではなく
、部分域に対し行なわれるため、上記微小孔位置以外で
はウェハとウェハチャック間に摩擦力は働らかず、この
点を中心としてウェハは自由な伸縮が可能である。そし
て、ウェハの温度がチャック温度にならった後、露光直
前にパルプ３ｂが開きウェハ全面にわたる本来の真空吸
着が行なわれ、その後、露光用光束５により露光が開始
される。

なお、本実施例で予備真空吸着を露光時の通常真空圧で
ウェー・の部分域に対して行なうとしたが、同じウェハ
の部分域に対し、第１図で説明した通常真空圧よシ弱い
真空圧で吸着しても良いことは勿論である。すなわち、
この場合、第２図のパルプ３ｇ、３ｂを各々、真空源４
ａ。

４ｂに連結すれば良い。

次に、第３図に本発明の第３の実施例を示す。

前述の実施例は内部応力を発生させないよう本来の真空
吸着前に予備段階を設けたものであるが、本実施例は、
特に内部応力を発生させないようにすることなく、むし
ろ内部応力が発生される状態を維持し、その替わ９、発
生した内部応力を除去するよう本来の真空吸着前に予備
段階を設けたものである。

第３図（ａ）は仮固定状態、第３図（ｂ）は真空解除状
態、第３図（ｃ）は通常真空吸着状態を示す。

まず第３図（ａ）で、ウェハ１がウェハチャック２上に
搬入され、露光時の真空源４で真空吸着される。一般に
、搬入されたウェハ１とウェハチャック２の間で温度差
があり、この為、ウニ／・１の温度がウエノ・チャック
２の温度になじむまで、ウェハ１は温度変化し、これに
伴ない。

ウェハ１が伸縮しようとする。この時、前述したように
ウェハ１はウェハチャック２との摩擦力により、その伸
縮は阻止されウエノ・内部に応力が残留することとなる
。

そこで第３図（ｂ）に示すようにパルプ３′を作動させ
、真空を除去し、ウェハとウェハチャック間を大気開放
することにより、ウェハの内部応力を発散させ、ウェハ
に本来の伸びを与える。

内部応力が除去されると次の１は間第３図（ｃ）に示さ
れるように、パルプ３′を介して再びウェハｌを真空吸
着し、直後、露光を開始する。

なお、本実施例で第３図（ａ）に示される段階で露光時
の通常真空源でなく、第１図で説明した如く、真空圧の
弱い真空源を用いても艮く、またウェハ全域に対し真空
吸着を行なうことなく第２図で説明した如く、ウニ・・
部分域に対して真空吸着を行なっても良い。

また上記３つの実施例においては、ウェハ１がウェハチ
ャック２に搬入された時、ウェハ１とウェハチャック２
の温度が異なった場合の効果を示したが、たとえ、この
時点でウェハ１とウェハチャック２の温度が一致してい
たとしても、ウェハｌをウェハチャック２に吸着後、つ
エバ及びウェハチャックの温度が不慮の原因で変化した
とすると、前述のように、ウェハは、ウェハチャックの
伸縮に引張られ、ウェハ本来の伸縮量以上の伸縮をおこ
し、ウニ・・内部には応力が残留する。従って、このよ
うな場合でも本発明の方式を用いることによυ、露光時
のウェハの内部応力は除去され、安定したウェハ伸縮量
を得ることが可能となる。

以上、３例の方法をとることによりウェハはウェハチャ
ックの影響を受けることなく、シリコンウェハ本来の伸
び率で伸縮する。従って、シリコンウェハの線膨張係数
が非常に小さい為、露光装置の通常の運用に於ては、周
囲の温度変化に対し、ウェハの熱による膨張、収縮は、
極く微量であり、不慮の温度変化による、マスクパター
ンとウニノーパターンの倍率誤差の発生は、大幅に軽減
されることになる。

第４図は、温度制御系を有する露光装置に本発明を応用
した説明図である。一般に、温度制御装置が有ると無い
場合に比べ加熱源又は冷却源の存在により、温度変化に
伴うウエノ・（又はマスク）の内部応力が発生しやすく
、このような温度制御系を有する露光装置に対し、本発
明は有効となる。第４図は該露光装置のウニ・・チャッ
ク部を示す。

図中６はウエノ・温度を制御する手段を施したウェハチ
ャックであり、このウエノ・チャック６を加熱又は冷却
して間接的にウニ・・１の温度を制御し、ウエノ・１に
強制的な伸縮を与え、不図示のマスクのマスクツくター
ンとウエノ・１上のウェハパターンとの整合を図り、結
果的にマスクパターンをウエノ・に転写する際の倍率誤
差を除去する。

図中１０は温度制御装置であり、発熱抵抗体７により加
熱し、空気流により冷却する。

なお図中８は放熱板、９は６１１［温抵抗体、１１゜１
２は各々冷却用エア入口、出口である０このような装置
でいまウエノ・チャック７・の温度が室温よｐ数度高く
設定され、この状態で安定しているとする。

このチャック上にウェハ１が搬入され、ウニら ハ１をウエハチャックマに真空吸着しウェハ１の温度を
チャック温度になられせる。

ここである時間が経過すると、ウェハ温度はチャック温
度に等しくなるが、ウェハ裏面とチャック表面との摩擦
力により熱膨張が抑制されＪ′ＪＴ望の膨張量を得るこ
とができない。

そこで、第３図に示されたように短時間バルブ３′を切
換えて真空を解除することによシウエハ内部の残留応力
を発散でき、結果としてシリコンウェハ本来の熱膨張率
に応じた伸縮が得られる。露光直前に再びウェハ１がウ
ェハチャック６に１敗着される点は第３図で説明したの
と同様である。なお該装置に第１図、第２図で説明した
実施例が適用されることは勿論でめる。

マスクとマスクチャックについては、説明を省略したが
、ウェハとウエノ・チャックとの関係と同様である。

なお、上記実施例中では、手心体ウエノ・基板の材質と
して、シリコン単結晶を代表として取υ挙げたが、その
他のウェハ基板、例えば、ＧａＡｓ　、　ＳＯＳ　、石
英基板等についても、同様の考え方が適用でき、本発明
の実施により、充分な効果が期待される。また、露光前
に予備真空吸着又は予備真空解除のスデツゾを１回だけ
でなく複数同行なっても良い。

以−ヒ、本発明によれば倍率誤差の発生に！リウエハ全
簡にわたる高精度の位置整合を阻止していた原因の一つ
を除去し、より高精度の位置整合を達成させることが可
能となる。

第４図は温度制御装置を有する露光装置に応用した説明
図９図中、 １はウェハ　　　　　２はウエノ＼チャック３ａ、３ｂ
、３’はバルブ　４はＹｃ空空温４ａは微小真空圧の真
空源。

４ｂは通常真空圧の真空源 ５は露光用光束 ６は温度制御用ウエノ・チャック ７は発熱抵抗体　　　８は放熱板 ９は仰］温抵抗体　　　１ｏは温度制御装置１１は冷却
用エア入口 】２は冷却用エア出口である。

出願人　　キャノン株式会社 ；札　、＼

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　マスク又はウェハをマスクチャック又はウェ
   ハチャックに吸着固定する方法において、本来の真空吸
   着を行なう前に、マスク又はウェハと対応するチャック
   間の温度変化による内部応力の発生を防止する予備真空
   吸着段階又は発生した内部応力を解除する予備真空解除
   段階を有することを特徴とするマスク又はウニ・・の吸
   着固定方法。
2. （２）　　前記予備真空吸着は、本来の真空吸着より弱
   い真空吸着にて行なわれる特許請求の範囲第１項記載の
   マスク又はウェハの吸着固定方法。
3. （３）　　前記予備真空吸着は、マスク又はウェハの全
   域に対し行なわれる特許請求の範囲第２項記載のマスク
   又はウエノ・の吸着固定方法。
4. （４）　　前記予備真空吸着はマスク又はウエノ・の部
   分域に対し行なわれる特許請求の範囲第２項記載のマス
   ク又はウエノ・の吸着固定方法。
5. （５）　前記予備真空吸着は、本来の真空吸着と同じ真
   空吸着でマスク又はウエノ・の部分域に対し行なわれる
   特許請求の範囲第１項記載のマスク又はウエノ・の吸着
   固定方法。
6. （６）　　前記予備真空解除は、一度本来の真空吸着と
   同じ真空吸着が為された後に行なわれる特許請求の範囲
   第１項記載のマスク又はウエノ・の吸着固定方法。
7. （７）　　前記予備真空解除は、一度本来の真空吸着よ
   り弱い真空吸着が為された後に行なわれる特許請求の範
   囲第１項記載のマスク又はウェハの吸着固定方法。
8. （８）　　マスク又はウエノ・は、温度制御が為さｊす
   る特許請求の範囲第１項記載のマスク又はウェハの吸着
   固定方法。
9. （９）　　マスク又はウエノ・が対しｉするチャックの
   ２度になじんだ後に、本来の真空吸着カ；為される特許
   請求の範囲第８項記載のマスク又はつエバの吸着固定方
   法。